Список форумов Форум космопорта Форум космопорта
Космос и все, что с ним связано...
 
 FAQFAQ   ПоискПоиск   ПользователиПользователи   ГруппыГруппы   РегистрацияРегистрация 
 ПрофильПрофиль   Войти и проверить личные сообщенияВойти и проверить личные сообщения   ВходВход 

Экономичный ДВС с впрыском воды.

 
Начать новую тему   Ответить на тему    Список форумов Форум космопорта -> Техника
Предыдущая тема :: Следующая тема  
Автор Сообщение
VasilijB
Новичок


Зарегистрирован: 05.10.2006
Сообщения: 38

СообщениеДобавлено: 05 Окт 2006 [12:24]    Заголовок сообщения: Экономичный ДВС с впрыском воды. Ответить с цитатой

- Во время Второй Мировой войны, когда цены на нефть были чрезвычайно высоки, иногда применялись экономичные двигатели с впрыском воды. Тогда впрыск воды регулировался вручную, и забывчивость водителей приводила к поломке моторов. Поэтому, когда нефть подешевела, от моторов с впрыском воды поспешили отказаться. Но теперь управление впрыском воды можно поручить микроэлектронике. Любой ДВС впустую выбрасывает 70 - 80 % тепловой энергии и даже разрушается, если потеряет возможность, через систему охлаждения, отдавать воде своё тепло. Получающая это тепло вода, превращаясь во время кипения или испарения в пар, увеличивается в объёме в 1673 раза. Дальнейшим увеличением температуры на каждый градус пар увеличивается ещё на 1/273 своего объёма. При температуре 300 *С из каждого кубического сантиметра воды получается около 4 литров перегретого пара. Давление пара может помочь рабочим газам двигать поршни или турбины и тем дать существенное приращение мощности, максимального крутящего момента и коэффициента полезного действия (КПД) теплового двигателя. Существует 3 варианта впрыска воды на ДВС:

1. От контакта воды с горячими выхлопными газами возникает пар и вращает турбину, которая помогает основному двигателю. О разработке подобной силовой установки для своих автомобилей в ноябре 2005 заявила компания BMW: http://auto.mail.ru/news?id=16848, http://www.membrana.ru/lenta/?5454

2. Чтобы больше сжатого воздуха вмещалось в цилиндр двигателя с меньшими затратами энергии, на многих спортивных автомобилях, использующих турбонаддув, этот воздух охлаждается распылением в нём прохладной воды.

3. Впрыск воды непосредственно в цилиндр инжекторного двигателя. От контакта с горящим топливом, раскалённым поршнем и цилиндром, вода вскипает, и расширяющийся пар помогает рабочим газам приводить поршни в движение. Здесь впрыск воды заменяет турбонаддув, не нарушая стехиометрическое (оптимальное) соотношение топлива и воздуха, в котором лишний кислород приводит к нежелательному обгоранию цилиндров, поршней, поршневых колец, клапанов и окислению электрических контактов свечей. Более эффективное непосредственное охлаждение водой раскалённых и интенсивно трущихся поверхностей цилиндра продлевает жизнь мотора. Помимо прибавки мощности и экономии топлива на 40 - 60 %, улучшается и охлаждение мотора, так как здесь цилиндры охлаждаются водой не снаружи, а изнутри. Впрыскиваемую воду важно подогревать горячими выхлопными газами, чтобы в момент впрыска её температура приближалась к точке кипения, возрастающей в сжатой среде цилиндра. При температуре выше 372 *C весь объём воды принимает газообразное состояние независимо от дальнейшего роста давления.

Давление, p (атм.) 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 … 218
Температура кипения воды, t (С*) - 100 119 132 141 150 157 163 168 173 178 182 … 372

Предварительный подогрев воды улучшает процесс парообразования. Чем больше воды вскипит в цилиндре работающего ДВС, тем больше экономится топливо. При избыточном нагреве цилиндра, микропроцессор увеличивает подачу в него воды и снижает подачу в него топлива настолько, чтобы от этой замены при существующей нагрузке не изменилась скорость вращения маховика, установленная водителем. Мотору с впрыском воды уже не нужен громоздкий радиатор, ухудшающий аэродинамическое сопротивление быстро движущегося автомобиля, водяная рубашка цилиндров и вентилятор. На освободившееся под капотом место можно установить термос, чтобы в нём подогретая вода зимой не замерзала. Перед остановкой двигателя электроника отключает впрыск воды, возвращает в термос неиспользованную горячую воду, а остатки воды сливает на дорогу. При приближении температуры воды в термосе к точке замерзания электроника может прогреть воду микроволновой печкой или слить. В последнем случае, перед включением мотора, водителю придётся снова залить в термос тёплую чистую воду. В начале работы холодного двигателя электроника откроет вентиль термоса и подключит впрыск воды только тогда, когда выхлопные газы достаточно прогреют оба водяных насоса с трубками. Выпускной патрубок с горячими выхлопными газами должен охватывать насосы и пронизываться этими трубками. Чтобы не допустить образования льда, впрыскиваемую воду можно разбавить спиртом, ацетоном, эфирами и другими растворителями, чей уровень содержания и детонации должен подсчитываться электроникой.

Для впрыска воды можно приспособить топливный насос высокого давления и форсунки, используемые моторами непосредственного впрыска. Из общей рампы под давлением воды 150 атмосфер через отверстия 0,1 мм распыляются мелкие капельки и кипят в цилиндре за один такт двигателя -1/250 секунды. Часть воды может давать пар после выхода из цилиндра, чтобы пар вращал турбину в выхлопной трубе. Пар от впрыскиваемой воды может создавать нужную температуру, давление, скорость и даже форму распространения пламени в цилиндре, что позволит предотвращать детонацию и калильное зажигание, без вреда для двигателя создавать в цилиндре ещё большее давление, использовать более дешёвый низкооктановый бензин, а также нитрометан и закись азота.
Вернуться к началу
Посмотреть профиль Отправить личное сообщение
ruata matsu
Ветеран


Зарегистрирован: 17.02.2005
Сообщения: 830
Откуда: Uk

СообщениеДобавлено: 05 Окт 2006 [13:26]    Заголовок сообщения: Re: Экономичный ДВС с впрыском воды. Ответить с цитатой

VasilijB писал(а):
- Во время Второй Мировой войны, когда цены на нефть были чрезвычайно высоки, иногда применялись экономичные двигатели с впрыском воды.Тогда впрыск воды регулировался вручную, и забывчивость водителей приводила к поломке моторов.
Что за модели "экономичных" двигателей? Слышал только об форсировании двиглов истребителей.

Недостатки:
1. Дистилл. вода - это достаточно дорогой продукт. В ПЭТ бутылках на заправках она продается по цене 0,5у.е./литр. Так что дармовой ее не назовешь.
2. КПД и цикл Карно проходят в школе. Впрыскивая воду в цилиндр - понижаем температуру работающих газов, и КПД двигателя значительно падает, приближаясь к КПД паровых машин. Это не есть гуд.
3.Отказ от системы конвективного охлаждения - бред чистой воды, тогда необходимо держать температуру в цилиндре не более нескольких сотен градусов, что превратит ДВС в паровоз с соответствующей мизерной мощностью и КПД...
Вернуться к началу
Посмотреть профиль Отправить личное сообщение
VasilijB
Новичок


Зарегистрирован: 05.10.2006
Сообщения: 38

СообщениеДобавлено: 05 Окт 2006 [14:54]    Заголовок сообщения: Re: Экономичный ДВС с впрыском воды. Ответить с цитатой

ruata matsu писал(а):

Что за модели "экономичных" двигателей? Слышал только об форсировании двиглов истребителей.
Я об этих движках читал в старом советском журнале «Техника молодёжи». Помню, что описывались американские самолёты, базировавшиеся на авианосцах. В некоторых шасси убирались вручную, и пилоты при взлёте кляли конструкторов, когда (33?) раза крутили рукоятку.

Недостатки:
ruata matsu писал(а):
1. Дистилл. вода - это достаточно дорогой продукт. В ПЭТ бутылках на заправках она продается по цене 0,5у.е./литр. Так что дармовой ее не назовешь.
При массовом производстве стоимость воды будет меньше.
ruata matsu писал(а):
2. КПД и цикл Карно проходят в школе. Впрыскивая воду в цилиндр - понижаем температуру работающих газов, и КПД двигателя значительно падает, приближаясь к КПД паровых машин. Это не есть гуд.
Правильно, только превращаясь в пар вода увеличивается в объёме в 1673 раза!
ruata matsu писал(а):
3.Отказ от системы конвективного охлаждения - бред чистой воды, тогда необходимо держать температуру в цилиндре не более нескольких сотен градусов, что превратит ДВС в паровоз с соответствующей мизерной мощностью и КПД...
С помощью электроники можно оптимально подобрать и температуру газов в цилиндре и количество впрыскиваемой воды.
Вернуться к началу
Посмотреть профиль Отправить личное сообщение
ruata matsu
Ветеран


Зарегистрирован: 17.02.2005
Сообщения: 830
Откуда: Uk

СообщениеДобавлено: 05 Окт 2006 [15:09]    Заголовок сообщения: Re: Экономичный ДВС с впрыском воды. Ответить с цитатой

VasilijB писал(а):
ruata matsu писал(а):

Что за модели "экономичных" двигателей? Слышал только об форсировании двиглов истребителей.
Я об этих движках читал в старом советском журнале «Техника молодёжи». Помню, что описывались американские самолёты, базировавшиеся на авианосцах. В некоторых шасси убирались вручную, и пилоты при взлёте кляли конструкторов, когда (33?) раза крутили рукоятку. .

странно. Проклятые янки все автоматизировали и механизировали, и самолеты делались максимально для удобства пилотов. В отличае от самолетов ссср
VasilijB писал(а):

ruata matsu писал(а):
2. КПД и цикл Карно проходят в школе. Впрыскивая воду в цилиндр - понижаем температуру работающих газов, и КПД двигателя значительно падает, приближаясь к КПД паровых машин. Это не есть гуд.

Правильно, только превращаясь в пар вода увеличивается в объёме в 1673 раза!
КПД машины зависит только от температуры нагревателя и холодильника. Вдувая воду в цилиндр - понижаем эффективность сжигания топлива и преобразования ее в механическую энергию. ...


VasilijB писал(а):

ruata matsu писал(а):
3.Отказ от системы конвективного охлаждения - бред чистой воды, тогда необходимо держать температуру в цилиндре не более нескольких сотен градусов, что превратит ДВС в паровоз с соответствующей мизерной мощностью и КПД...

С помощью электроники можно оптимально подобрать и температуру газов в цилиндре и количество впрыскиваемой воды.

Да блин не надо "ее оптимально подбирать". Температуру в цилиндре - надобно повышать как можно повыше. И добавка воды только все портит.
Вернуться к началу
Посмотреть профиль Отправить личное сообщение
VasilijB
Новичок


Зарегистрирован: 05.10.2006
Сообщения: 38

СообщениеДобавлено: 05 Окт 2006 [16:11]    Заголовок сообщения: Re: Экономичный ДВС с впрыском воды. Ответить с цитатой

ruata matsu писал(а):
странно. Проклятые янки все автоматизировали и механизировали, и самолеты делались максимально для удобства пилотов. В отличае от самолетов ссср
Видать не всё.


ruata matsu писал(а):
КПД машины зависит только от температуры нагревателя и холодильника. Вдувая воду в цилиндр - понижаем эффективность сжигания топлива и преобразования ее в механическую энергию. ...
КПД машины зависит от потерь тепла с выхлопными газами и через радиатор.



ruata matsu писал(а):
Да блин не надо "ее оптимально подбирать". Температуру в цилиндре - надобно повышать как можно повыше. И добавка воды только все портит.
Так могут клапаны и поршни оплавиться и прогореть.
Вернуться к началу
Посмотреть профиль Отправить личное сообщение
Татарин
Ветеран


Зарегистрирован: 16.02.2005
Сообщения: 269

СообщениеДобавлено: 05 Окт 2006 [16:31]    Заголовок сообщения: Re: Экономичный ДВС с впрыском воды. Ответить с цитатой

VasilijB писал(а):

ruata matsu писал(а):
КПД машины зависит только от температуры нагревателя и холодильника. Вдувая воду в цилиндр - понижаем эффективность сжигания топлива и преобразования ее в механическую энергию. ...
КПД машины зависит от потерь тепла с выхлопными газами и через радиатор.

Конечно. Но с водой мы теряем больше - мы теряем еще и теплоту испарения воды. При этом - теряем КПД за счет понижения температуры. А зачем?

Если уж хочется использовать недоработанное тепло выхлопа, то почему не в выхлопной трубе?

VasilijB писал(а):

ruata matsu писал(а):
Да блин не надо "ее оптимально подбирать". Температуру в цилиндре - надобно повышать как можно повыше. И добавка воды только все портит.
Так могут клапаны и поршни оплавиться и прогореть.

А кому сейчас легко?
Вернуться к началу
Посмотреть профиль Отправить личное сообщение
VasilijB
Новичок


Зарегистрирован: 05.10.2006
Сообщения: 38

СообщениеДобавлено: 06 Окт 2006 [08:37]    Заголовок сообщения: Re: Экономичный ДВС с впрыском воды. Ответить с цитатой

Татарин писал(а):


Если уж хочется использовать недоработанное тепло выхлопа, то почему не в выхлопной трубе?


Установить турбину в трубе можно, но это затрудняет выход выхлопных газов и глушит двигатель.
Вернуться к началу
Посмотреть профиль Отправить личное сообщение
Татарин
Ветеран


Зарегистрирован: 16.02.2005
Сообщения: 269

СообщениеДобавлено: 06 Окт 2006 [09:18]    Заголовок сообщения: Re: Экономичный ДВС с впрыском воды. Ответить с цитатой

VasilijB писал(а):
Татарин писал(а):

Если уж хочется использовать недоработанное тепло выхлопа, то почему не в выхлопной трубе?


Установить турбину в трубе можно, но это затрудняет выход выхлопных газов и глушит двигатель.

Ясное дело. (Хотя я не о турбине, а о цикле Ренкина, где выхлоп будет источником тепла. Можно же кипятить воду прямо на коллекторе и использовать по назначению. Все тепло будет использовано 100%).

Скажите, Вы сами пробовали? Ведь приготовить водяную эмульсию в бензине - не так и сложно? Wink
Вернуться к началу
Посмотреть профиль Отправить личное сообщение
VasilijB
Новичок


Зарегистрирован: 05.10.2006
Сообщения: 38

СообщениеДобавлено: 06 Окт 2006 [09:56]    Заголовок сообщения: Re: Экономичный ДВС с впрыском воды. Ответить с цитатой

Татарин писал(а):
Можно же кипятить воду прямо на коллекторе и использовать по назначению. Все тепло будет использовано 100%.
В паровозах таким образом удавалось использовать не более 8 % тепла! А сколько геморрою чистить многочисленные трубочки от накипи и сажи?

Татарин писал(а):
приготовить водяную эмульсию в бензине - не так и сложно? ;)
Вода с бензином плохо смешивается, поэтому работа двигателя будет неровной. Я сторонник раздельного впрыска топлива и воды в цилиндр.
Вернуться к началу
Посмотреть профиль Отправить личное сообщение
Татарин
Ветеран


Зарегистрирован: 16.02.2005
Сообщения: 269

СообщениеДобавлено: 06 Окт 2006 [11:40]    Заголовок сообщения: Re: Экономичный ДВС с впрыском воды. Ответить с цитатой

VasilijB писал(а):
Татарин писал(а):
Можно же кипятить воду прямо на коллекторе и использовать по назначению. Все тепло будет использовано 100%.
В паровозах таким образом удавалось использовать не более 8 % тепла! А сколько геморрою чистить многочисленные трубочки от накипи и сажи?

Вот именно, КПД мал. Но если использовать только выхлоп, то хоть основной двигатель работает нормально.
А Вы предлагаете весь ДВС превратить в паровоз. Циклы с фазовым переходом жидкость-газ невыгодны (см. PV-диаграмму и ср. с той же диаграммой цикла Карно).

VasilijB писал(а):
Татарин писал(а):
приготовить водяную эмульсию в бензине - не так и сложно? Wink
Вода с бензином плохо смешивается, поэтому работа двигателя будет неровной. Я сторонник раздельного впрыска топлива и воды в цилиндр.

Ну, что я могу сказать?.. Пробуйте.

Только вот термодинамика против Вас, а это дама оч-чень упрямая.
Вернуться к началу
Посмотреть профиль Отправить личное сообщение
VasilijB
Новичок


Зарегистрирован: 05.10.2006
Сообщения: 38

СообщениеДобавлено: 06 Окт 2006 [13:48]    Заголовок сообщения: Re: Экономичный ДВС с впрыском воды. Ответить с цитатой

Татарин писал(а):

А Вы предлагаете весь ДВС превратить в паровоз.
В паровозе при теплообмене дым с паром не смешиваются.
Вернуться к началу
Посмотреть профиль Отправить личное сообщение
Показать сообщения:   
Начать новую тему   Ответить на тему    Список форумов Форум космопорта -> Техника Часовой пояс: GMT + 2
Страница 1 из 1

 
Перейти:  
Вы не можете начинать темы
Вы не можете отвечать на сообщения
Вы не можете редактировать свои сообщения
Вы не можете удалять свои сообщения
Вы не можете голосовать в опросах